Gli eccessi e la tossicità dei macrominerali

I macrominerali, o macroelementi, sono elementi chimici essenziali che svolgono un ruolo fondamentale nella nutrizione animale, in particolare nelle diete dei ruminanti alimentati con razioni formulate. Essi sono naturalmente presenti, seppur in concentrazioni variabili, negli alimenti zootecnici e vengono sistematicamente integrati nelle razioni giornaliere per soddisfare i fabbisogni nutritivi specifici delle diverse specie, razze e fasi del ciclo produttivo.

La crescente diffusione della tecnologia XRF (X-ray fluorescence) consente oggi una quantificazione rapida e accurata dei minerali presenti negli alimenti zootecnici e, nell’ottica della precision feeding, permette di integrare in modo mirato i macrominerali — quali calcio, fosforo, sodio, cloro, magnesio e potassio — al fine di “centrare” i fabbisogni raccomandati dal NASEM 2021.

Una gestione imprecisa della nutrizione minerale può determinare carenze o eccessi, entrambi potenzialmente responsabili di ripercussioni negative sulla produttività, sulla salute metabolica e sulla fertilità delle bovine da latte. Nel capitolo 7 del Nutrient Requirements of Dairy Cattle (NASEM, 2021) sono descritte in modo dettagliato le funzioni fisiologiche dei macrominerali, insieme alle indicazioni sui rischi associati all’ingestione di quantità eccessive di questi elementi.

Eccesso di calcio

Un eccesso di calcio (Ca) nella dieta non è generalmente associato a forme specifiche di tossicità. Nei ruminanti, il livello massimo tollerabile (MTL) di calcio è stato fissato all’1,5% della sostanza secca della razione. Tuttavia, un apporto eccessivo può interferire con l’assorbimento di alcuni oligoelementi, in particolare zinco e selenio, e contribuire a una diluizione della densità energetica e proteica della razione, riducendo così la quota di nutrienti effettivamente disponibili per sostenere la produzione.

Eccesso di fosforo

NRC (2005) ha fissato il livello massimo tollerabile (MTL) di fosforo (P) per i bovini allo 0,7% della sostanza secca della razione giornaliera. Tale valore è stato definito in assenza di studi che valutassero concentrazioni superiori, non perché fossero disponibili evidenze di effetti negativi in bovini alimentati con diete contenenti più dello 0,7% di fosforo.

L’alimentazione a lungo termine con un eccesso di fosforo può tuttavia interferire con il metabolismo del calcio, inducendo un aumento del riassorbimento osseo e favorendo la formazione di calcoli urinari, secondari alle elevate concentrazioni di fosforo nel sangue. Nella maggior parte dei casi, la tossicità del fosforo è aggravata da un basso contenuto di calcio nella dieta; tuttavia, i ruminanti sono in grado di tollerare un ampio rapporto Ca/P, purché l’apporto assoluto di entrambi i minerali sia adeguato.

I fosfati supplementari, somministrati per via orale anche a dosi elevate, non sono considerati altamente tossici, ma possono determinare lieve diarrea e disturbi addominali. I bovini da latte sono inoltre particolarmente efficienti nell’escrezione del fosforo assorbito in eccesso, mantenendo le concentrazioni ematiche entro un intervallo fisiologico principalmente attraverso la secrezione salivare e l’escrezione fecale. Anche l’escrezione urinaria di fosforo può aumentare, sebbene il suo contributo quantitativo sia limitato rispetto a quello fecale.

La somministrazione di fosforo allo 0,69% della sostanza secca a vacche Frisone, dalla 14ª settimana pre-parto fino a 22 settimane di lattazione, non ha determinato problemi né segni di tossicità. Al contrario, una meta-analisi ha evidenziato come anche una sovralimentazione moderata di fosforo nel periodo pre-parto rappresenti un fattore di rischio per l’ipocalcemia. In particolare, un’elevata assunzione di fosforo (>80 g/giorno) nelle vacche prossime al parto ha determinato un aumento della fosforemia e dell’incidenza della sindrome ipocalcemica.

Infine, un’elevata concentrazione di fosforo nella dieta (0,64% vs 0,22% della sostanza secca) ha mostrato una riduzione dell’assorbimento apparente di magnesio (Mg) nelle manze da latte gravide.

Eccesso di magnesio

I bovini sono in grado di eliminare elevate quantità di magnesio (Mg) attraverso le urine; di conseguenza, la tossicità del magnesio non rappresenta generalmente un problema pratico nei bovini da latte. Sebbene l’NRC (2005) abbia fissato un livello massimo tollerabile (MTL) pari allo 0,6% della sostanza secca, effetti negativi sono stati osservati solo quando le concentrazioni dietetiche superano l’1%.

Gli effetti avversi associati a un’elevata assunzione di magnesio includono principalmente una riduzione dell’ingestione di sostanza secca, una diminuzione della digeribilità della razione e la comparsa di diarrea osmotica.

Tossicità del cloruro di sodio

I bovini consumano sale in modo volontario quando questo è disponibile. Alcuni ricercatori hanno osservato che le vacche in lattazione consumano quantità maggiori di sale quando viene fornito a libera scelta in forma granulare rispetto ai blocchi; tuttavia, anche il consumo dei blocchi risulta sufficiente a coprire il fabbisogno per la lattazione.

In studi sperimentali, vacche in lattazione hanno ricevuto cloruro di sodio (NaCl) al 4% in una miscela di cereali, somministrata nella misura di 1 kg di concentrato ogni 2 kg di latte corretto al 4% di grasso, per un periodo di due settimane, senza effetti negativi sulla produzione di latte, sul peso corporeo o sullo stato di salute generale. Sebbene l’ingestione totale di sostanza secca non fosse stata misurata, la concentrazione di sodio (Na) nella sostanza secca totale della dieta è stata stimata tra 0,8 e 1,0%.

Un’elevata assunzione di NaCl può tuttavia aumentare l’incidenza e la gravità dell’edema mammario. L’alimentazione di bovine Holstein a metà lattazione con diete contenenti 0,88% di sodio, derivante da NaCl o NaHCO₃, non ha determinato fenomeni di tossicità, né una riduzione dell’assunzione di mangime o della produzione di latte, rispetto a diete contenenti 0,55% di Na.

Un fattore determinante nel modulare il rischio di intossicazione da NaCl è rappresentato dalla disponibilità e dalla qualità dell’acqua potabile. Una trattazione approfondita sugli effetti di elevate concentrazioni di Na e Cl⁻ nell’acqua di abbeverata è riportata in NRC (2005), che ha stabilito una dose massima ammissibile di NaCl pari al 3% della sostanza secca della dieta per i bovini in lattazione e al 4,5% per i bovini in accrescimento.

Eccesso di cloro

Elevate concentrazioni sistemiche di cloro (Cl⁻), in assenza di un adeguato catione neutralizzante (ad esempio Na⁺), possono determinare alterazioni dell’equilibrio acido-base; tuttavia, la concentrazione massima tollerabile di Cl⁻ nella dieta non è stata definita in modo specifico.

La concentrazione massima tollerabile di NaCl nella razione è stata invece stabilita dall’NRC (2005) al 3,0% della sostanza secca per le vacche da latte in lattazione e al 4,5% per i bovini in accrescimento.

Eccesso di potassio

La concentrazione alimentare di potassio (K) in grado di indurre tossicità non è ben definita. In condizioni naturali la tossicosi da K è improbabile, ma può verificarsi in seguito a un’eccessiva integrazione. Episodi di tossicità acuta e morte, presumibilmente per arresto cardiaco, sono stati osservati quando 501 g di K, somministrati come cloruro di potassio (KCl) tramite sonda gastrica, sono stati forniti a una bovina di 475 kg di peso corporeo. Tale quantità era approssimativamente equivalente alla dose giornaliera assunta da bovine di dimensioni simili alimentate con 15 kg di erba medica, consumata tuttavia senza effetti negativi.

In altri studi, la somministrazione di 182 e 240 g di K come KCl non ha indotto segni clinici evidenti di tossicità, mentre la somministrazione di 393 g di K tramite sonda gastrica a bovini di circa 300 kg ha causato un decesso, due casi che hanno richiesto trattamento e due soggetti che non hanno manifestato segni clinici. Quando alle vacche è stata somministrata una dieta contenente 4,6% di K (mediante integrazione con carbonato di potassio) all’inizio della lattazione, si è osservata una riduzione dell’ingestione di mangime e della produzione di latte, accompagnata da un aumento dell’assunzione di acqua e dell’escrezione urinaria.

L’NRC (2005) ha fissato la concentrazione massima tollerabile di potassio al 2,0% della sostanza secca della dieta, sulla base di indicatori di salute animale. Tuttavia, è noto che i bovini possono tollerare concentrazioni elevate di K (superiori al 3% della sostanza secca), come quelle riscontrabili nei pascoli primaverili, anche per periodi prolungati.

Il potassio alimentare riduce l’assorbimento del magnesio (Mg) ed è pertanto un fattore di rischio per la tetania da foraggio. Un apporto di K superiore ai fabbisogni nutrizionali può determinare criticità metaboliche e fisiologiche nei bovini e comporta un aumento dell’escrezione di K nell’ambiente.

Eccesso di zolfo

L’eccesso di zolfo (S) ingerito, includendo sia quello proveniente dalla dieta sia dall’acqua potabile, può determinare effetti negativi diretti e indiretti sulla salute e sulla produttività delle vacche. Un’elevata assunzione di S può infatti causare carenze o una riduzione dello stato nutrizionale di diversi oligoelementi. L’apporto di circa 0,2% di S aggiunto come SO₄²⁻ (con un contenuto totale di S nella dieta pari a circa 0,4%) riduce l’assorbimento di rame (Cu) e selenio (Se); dati più recenti indicano che può influire negativamente anche sulla ritenzione di manganese (Mn) e zinco (Zn) nei bovini. Gli effetti avversi dello zolfo dietetico sembrano manifestarsi anche a concentrazioni inferiori allo 0,4% della sostanza secca della dieta.

L’incremento del contenuto di S nella razione dallo 0,13% allo 0,35%, ottenuto aumentando l’inclusione di cereali distillati, ha determinato una riduzione lineare delle concentrazioni epatiche di Cu in agnelli da ingrasso. L’eccesso di SO₄²⁻ aggiunto alle razioni può inoltre ridurre l’assunzione di mangime e le prestazioni produttive, anche in assenza di segni clinici evidenti di tossicità, probabilmente attraverso una riduzione del DCAD. In particolare, diete contenenti 0,2% di SO₄²⁻-S aggiunto hanno ridotto l’ingestione di sostanza secca (DMI) nelle vacche da latte in lattazione. Elevate concentrazioni di SO₄²⁻ nell’acqua di abbeverata possono invece ridurre l’assunzione di acqua.

La tossicità clinica da zolfo è caratterizzata da alterazioni neurologiche, tra cui cecità, coma, spasmi muscolari e decubito; molti di questi segni sono compatibili con la polioencefalomalacia. All’esame autoptico si riscontrano frequentemente grave enterite, versamento peritoneale ed emorragie petecchiali in diversi organi, in particolare nei reni. Spesso l’alito presenta un caratteristico odore di idrogeno solforato (H₂S), che rappresenta con elevata probabilità il principale agente tossico nella tossicosi da S.

Gran parte dello SO₄²⁻ e dello S derivante dalla degradazione degli amminoacidi solforati (S-AA) nel rumine viene ridotta a H₂S. Quando le concentrazioni dietetiche di S sono prossime ai fabbisogni (≈0,2%), l’H₂S viene utilizzato dai batteri ruminali per la sintesi di S-AA e altri composti organici contenenti zolfo (via assimilatoria), mantenendo basse concentrazioni ruminali di H₂S. Al contrario, a concentrazioni più elevate di S nella dieta, generalmente proveniente da fonti solfatiche, prevale la riduzione dissimilatoria dello SO₄²⁻, con conseguente accumulo di H₂S nel rumine (Drewnoski et al., 2014).

L’eziologia comunemente accettata della tossicità da H₂S prevede che, a basso pH ruminale (pKa dell’H₂S ≈7), gran parte dell’H₂S rimanga in forma non dissociata, volatile ed eruttabile. Dopo l’eruttazione, l’H₂S può essere inalato, entrare in circolo e raggiungere il sistema nervoso centrale, causando danni cerebrali e polioencefalomalacia (Bird, 1972a).

Nei bovini da carne alimentati con diete di finissaggio ad alto contenuto di cereali, il rischio di polioencefalomalacia aumenta sensibilmente quando il contenuto totale di S supera 0,42% della sostanza secca, mentre in presenza di 8% di NDF da foraggio il rischio aumenta solo con concentrazioni di S più prossime allo 0,6% (Nichols et al., 2012). Un maggiore contenuto di fibra nella dieta tende infatti ad aumentare il pH ruminale, favorendo la dissociazione dell’H₂S in HS⁻, forma non volatile.

Poiché le diete delle vacche da latte contengono generalmente una quota di foraggio superiore rispetto alle diete da ingrasso, la comparsa di polioencefalomalacia in questi animali è poco probabile, anche in presenza di concentrazioni relativamente elevate di S nella dieta. L’NRC (2005) ha fissato il livello massimo tollerabile (MTL) di S allo 0,3% della sostanza secca per diete con 85% di concentrato e allo 0,5% per diete contenenti almeno il 40% di foraggio, valore più rappresentativo delle razioni delle bovine da latte.

Gli anioni solfato vengono comunemente utilizzati nelle diete delle vacche in asciutta pre-parto per ridurre il DCAD e contribuire alla prevenzione della febbre da latte. In questi casi, le concentrazioni di S possono superare lo 0,5% senza determinare tossicità clinica nelle diete ad alto contenuto di foraggio; tuttavia, l’assorbimento di Se e Cu risulta verosimilmente ridotto. Poiché tali diete vengono somministrate per periodi limitati, l’impatto complessivo sullo stato minerale è generalmente modesto. Al contrario, l’alimentazione prolungata con diete ad alto contenuto di S (ad esempio 0,5%) non è raccomandata.